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Propiedades periódicas
Teoría
2019 · Extraordinaria · Reserva
2A
Examen

Conteste razonadamente:

a) ¿Qué elemento tiene mayor radio atómico, el de Z=13Z=13 o el de Z=15Z=15?b) ¿Cuál es el orden creciente de las primeras energías de ionización de los elementos Z=13Z=13, Z=15Z=15 y Z=37Z=37?c) ¿Cuál es la configuración electrónica del ion más probable para el elemento de Z=37Z=37?
Radio atómicoEnergía de ionización
a) El elemento con Z=13Z=13 (Aluminio) tiene mayor radio atómico que el elemento con Z=15Z=15 (Fósforo).

Ambos elementos se encuentran en el mismo periodo de la tabla periódica (tercer periodo, con los electrones de valencia en el nivel n=3n=3). A medida que se avanza en un mismo periodo de izquierda a derecha, el número de protones en el núcleo aumenta (ZAl=13Z_{Al}=13, ZP=15Z_P=15). Esto provoca un incremento en la carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) experimentada por los electrones de valencia. A pesar de que la cantidad de electrones apantalladores (SS) de los niveles internos es similar, la mayor carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) atrae con más fuerza a los electrones de valencia hacia el núcleo, lo que resulta en una disminución del radio atómico. Por lo tanto, el Aluminio (Z=13Z=13) presenta un radio atómico mayor que el Fósforo (Z=15Z=15).

b) El orden creciente de las primeras energías de ionización es Rb\ce{Rb} (Z=37Z=37) < Al\ce{Al} (Z=13Z=13) < P\ce{P} (Z=15Z=15).

Las configuraciones electrónicas son: - Al\ce{Al} (Z=13Z=13): [Ne]3s23p1[Ne] 3s^2 3p^1 - P\ce{P} (Z=15Z=15): [Ne]3s23p3[Ne] 3s^2 3p^3 - Rb\ce{Rb} (Z=37Z=37): [Kr]5s1[Kr] 5s^1 La primera energía de ionización es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo. Cuanto menor sea la atracción entre el núcleo y este electrón, menor será la energía requerida.Comparando Al\ce{Al} (Z=13Z=13) y P\ce{P} (Z=15Z=15): Ambos están en el tercer periodo. A medida que se avanza en un periodo de izquierda a derecha, la carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) sobre los electrones de valencia aumenta debido al incremento del número de protones (ZAl=13Z_{Al}=13, ZP=15Z_P=15) mientras que el apantallamiento (SS) de los electrones internos es similar. Esta mayor atracción nuclear hace que sea más difícil remover un electrón, por lo que la energía de ionización de P\ce{P} es mayor que la de Al\ce{Al}.Comparando Rb\ce{Rb} (Z=37Z=37) con Al\ce{Al} (Z=13Z=13) y P\ce{P} (Z=15Z=15): Rb\ce{Rb} se encuentra en el quinto periodo, con su electrón de valencia en el nivel energético n=5n=5. Los electrones de valencia de Al\ce{Al} y P\ce{P} se encuentran en el nivel n=3n=3. Al descender en un grupo, el electrón de valencia se encuentra en un nivel energético superior, más alejado del núcleo y experimentando un mayor apantallamiento (SS) por parte de los electrones internos. Esto reduce la carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) y la atracción entre el núcleo y el electrón de valencia, facilitando su eliminación. Por lo tanto, el Rb\ce{Rb} (Z=37Z=37) tiene la menor energía de ionización.Combinando estas observaciones, el orden creciente de las primeras energías de ionización es Rb\ce{Rb} (Z=37Z=37) < Al\ce{Al} (Z=13Z=13) < P\ce{P} (Z=15Z=15).

c) La configuración electrónica del ion más probable para el elemento de Z=37Z=37 es [Kr][Kr] o 1s22s22p63s23p63d104s24p61s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6.

El elemento con Z=37Z=37 es el Rubidio (Rb\ce{Rb}), cuya configuración electrónica es 1s22s22p63s23p63d104s24p65s11s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 5s^1, que se puede abreviar como [Kr]5s1[Kr] 5s^1. Al ser un metal alcalino del Grupo 1, el Rubidio tiende a perder su único electrón de valencia del orbital 5s5s para adquirir la configuración electrónica de gas noble del Kriptón (Kr\ce{Kr}), que es más estable. Por lo tanto, el ion más probable es RbX+\ce{Rb+}, y su configuración electrónica es la del Kriptón.